项目案例15 无线控制器MAC地址认证 Guest VLAN解析
项目案例
计算机网络系统集成项目（工程项目案例及实践）
所在系别：计算机技术系
所属专业：计算机网络技术
指导教师：张海峰
专业负责人：孙志成
H3C无线控制器MAC地址认证+Guest VLAN典型配置
举例（V7）
一、功能需求
本文档介绍当用户MAC地址认证失败时只能访问某一特定的VLAN，即Guest VLAN 内的网络资源的典型配置举例。
本文档不严格与具体软、硬件版本对应，如果使用过程中与产品实际情况有差异，请参考相关产品手册，或以设备实际情况为准。
本文档中的配置均是在实验室环境下进行的配置和验证，配置前设备的所有参数均采用出厂时的缺省配置。如果您已经对设备进行了配置，为了保证配置效果，请确认现有配置和以下举例中的配置不冲突。
本文档假设您已了解AAA、MAC地址认证、WLAN用户接入认证和WLAN接入特性。
二、组网信息及描述
如图1所示，集中式转发架构下，AP和Client通过DHCP server获取IP地址，设备管理员希望对Client进行MAC地址认证，以控制其对网络资源的访问，具体要求如下：
?配置VLAN 200为Client的接入VLAN，Client通过VLAN 200
上线并在RADIUS server上进行MAC地址认证。
?配置VLAN 300为Guest VLAN，当Client的MAC地址认证失败
时进入Guest VLAN，此时Client只能访问VLAN 300内的网络资源。
三、配置步骤
1.1 配置思路
为了实现用户MAC地址认证失败后仅允许访问Guest VLAN内的资源，需要在无线服务模板下配置Guest VLAN功能，则认证失败的用户会被加入该Guest VLAN，且
该用户仅被授权访问Guest VLAN内的资源，同时设备会启动一个30秒的定时器，以定期对用户进行重新认证。
1.2 配置步骤
1.2.1 配置AC
(1)配置AC的接口
# 创建VLAN 100及其对应的VLAN接口，并为该接口配置IP地址。AP将获取该IP 地址与AC建立CAPWAP隧道。
[AC] vlan 100
[AC-vlan100] quit
[AC] interface vlan-interface 100
[AC-Vlan-interface100] ip address 112.12.1.25 16
[AC-Vlan-interface100] quit
# 创建VLAN 200及其对应的VLAN接口，并为该接口配置IP地址。Client使用该VLAN接入无线网络。
[AC] vlan 200
[AC-vlan200] quit
[AC] interface vlan-interface 200
[AC-Vlan-interface200] ip address 112.13.1.25 16
[AC-Vlan-interface200] quit
# 创建VLAN 300及其对应的VLAN接口，并为该接口配置IP地址。Client MAC地址认证失败后将仅允许访问VLAN 300（即Guest VLAN）内的资源。
[AC] vlan 300
[AC-vlan300] quit
[AC] interface vlan-interface 300
[AC-Vlan-interface300] ip address 112.14.1.25 16
[AC-Vlan-interface300] quit
# 配置AC和Switch相连的接口GigabitEthernet1/0/1为Trunk类型，禁止VLAN 1报文通过，允许VLAN 100、VLAN 200和VLAN 300通过，当前Trunk口的PVID 为100。
[AC] interface gigabitEthernet1/0/1
[AC-GigabitEthernet1/0/1] port link-type trunk
[AC-GigabitEthernet1/0/1] undo port trunk permit vlan 1
[AC-GigabitEthernet1/0/1] port trunk permit vlan 100 200 300 [AC-GigabitEthernet1/0/1] port trunk pvid vlan 100
[AC-GigabitEthernet1/0/1] quit
(2)配置DHCP server
# 开启DHCP server功能。
[AC] dhcp enable
# 配置DHCP地址池vlan100，为AP分配的地址范围为112.12.0.0/16，网关地址为112.12.1.25。
[AC] dhcp server ip-pool vlan100
[AC-dhcp-pool-vlan100] network 112.12.0.0 mask 255.255.0.0 [AC-dhcp-pool-vlan100] gateway-list 112.12.1.25
[AC-dhcp-pool-vlan100] quit
# 配置DHCP地址池vlan200，为Client分配的地址范围为112.13.0.0/16，网关地址为112.12.1.25。
[AC] dhcp server ip-pool vlan200
[AC-dhcp-pool-vlan200] network 112.13.0.0 mask 255.255.0.0 [AC-dhcp-pool-vlan200] gateway-list 112.12.1.25
[AC-dhcp-pool-vlan200] quit
# 配置DHCP地址池vlan300，为从Guest VLAN上线的用户分配的地址范围为112.14.0.0/16，网关地址为112.12.1.25。
[AC] dhcp server ip-pool vlan300
[AC-dhcp-pool-vlan300] network 112.14.0.0 mask 255.255.0.0 [AC-dhcp-pool-vlan300] gateway-list 112.12.1.25
[AC-dhcp-pool-vlan300] quit
(3)配置RADIUS认证
# 创建名为office的RADIUS方案，并进入其视图。
[AC] radius scheme office
# 配置主认证、计费RADIUS服务器的IP地址为112.12.1.50。
[AC-radius-office] primary authentication 112.12.1.50
[AC-radius-office] primary accounting 112.12.1.50
# 配置RADIUS认证、计费报文的共享密钥为123456789。
[AC-radius-office] key authentication simple 123456789
[AC-radius-office] key accounting simple 123456789
# 配置发送给RADIUS服务器的用户名不携带域名。
[AC-radius-office] user-name-format without-domain
# 配置设备发送RADIUS报文使用的源IP地址为112.12.1.25。
[AC-radius-office] nas-ip 112.12.1.25
[AC-radius-office] quit
# 创建名为office1的ISP域，并进入其视图。
[AC] domain office1
# 为lan-access用户配置认证、授权、计费方案为RADIUS方案office。
[AC-isp-office1] authentication lan-access radius-scheme office
[AC-isp-office1] authorization lan-access radius-scheme office [AC-isp-office1] accounting lan-access radius-scheme office
# 配置用户闲置切断时间为15分钟，闲置切断时间内产生的流量为1024字节。[AC-isp-office1] authorization-attribute idle-cut 15 1024 [AC-isp-office1] quit
# 配置MAC地址认证的用户名和密码均为用户的MAC地址，且不带连字符（该配置为缺省配置）。
[AC] mac-authentication user-name-format mac-address
without-hyphen lowercase
(4)配置服务模板
# 创建无线服务模板1，并进入无线服务模板视图。
[AC] wlan service-template 1
# 配置SSID为service。
[AC-wlan-st-1] ssid service
# 配置客户端从无线服务模板1上线后会被加入VLAN 200。
[AC-wlan-st-1] vlan 200
# 配置客户端接入认证方式为MAC地址认证。
[AC-wlan-st-1] client-security authentication-mode mac
# 配置MAC地址认证用户使用的ISP域为office1。
[AC-wlan-st-1] mac-authentication domain office1
(5)配置Guest VLAN
# 在无线服务模板1下配置MAC地址认证失败后可授权访问的Guest VLAN为VLAN 300。
[AC-wlan-st-1] client-security authentication fail-vlan 300
# 开启无线服务模板。
[AC-wlan-st-1] service-template enable
[AC-wlan-st-1] quit
(6)配置射频接口并绑定服务模板
# 创建手工AP，名称为officeap，型号名称为WA4320i-ACN。
[AC] wlan ap officeap model WA4320i-ACN
# 设置AP序列号为210235A1Q2C159000020。
[AC-wlan-ap-officeap] serial-id 210235A1Q2C159000020
# 进入AP的Radio 2视图，并将无线服务模板1绑定到Radio 2上。
[AC-wlan-ap-officeap] radio 2
[AC-wlan-ap-officeap-radio-2] service-template 1
# 开启Radio 2的射频功能。
[AC-wlan-ap-officeap-radio-2] radio enable
[AC-wlan-ap-officeap-radio-2] quit
[AC-wlan-ap-officeap] quit
1.2.2 配置Switch
# 创建VLAN 100、VLAN 200和VLAN 300，其中VLAN 100用于转发AC和AP间CAPWAP隧道内的流量，VLAN 200用于转发Client无线报文，VLAN 300用于转发Guest VLAN的报文。
[Switch] vlan 100
[Switch-vlan100] quit
[Switch] vlan 200
[Switch-vlan200] quit
[Switch] vlan 300
[Switch-vlan300] quit
# 配置Switch与AC相连的GigabitEthernet1/0/1接口的属性为Trunk，禁止VLAN 1报文通过，允许VLAN 100通过，当前Trunk口的PVID为100。
[Switch] interface gigabitEthernet1/0/1
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port link-type trunk
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] undo port trunk permit vlan 1
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port trunk permit vlan 100
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port trunk pvid vlan 100
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] quit
# 配置Switch与AP相连的GigabitEthernet1/0/2接口属性为Access，并允许VLAN 100通过。
[Switch] interface gigabitEthernet1/0/2
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] port link-type access
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] port access vlan 100
# 开启PoE接口远程供电功能。
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] poe enable
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] quit
1.2.3 配置RADIUS服务器
下面以iMC为例（使用iMC版本为：iMC PLAT 7.1(E0303P10)、iMC
UAM 7.1(E0303P10)，说明RADIUS server的基本配置。
(1)增加接入设备
登录进入iMC管理平台，“用户”页签，单击导航树中的[接入策略管理/接入设备管理/接入设备配置]菜单项，单击<增加>按钮，进入“增加接入设备”页面，单击<手工增加>按钮，进入“手工增加接入设备”页面。
?填写起始IP地址为“112.12.1.25”，该IP地址为AC上配置的radius scheme视图下的nas-ip地址。
?单击<确定>按钮完成操作。
?在“接入配置”区域配置共享密钥为“123456789”，该共享密钥与AC上配置Radius服务器上的密钥一致。
?其他配置采用页面默认配置即可。
?单击<确定>按钮完成操作。
(2)增加接入规则配置
选择“用户”页签，单击导航树中的[接入策略管理/接入策略管理]菜单项，单击<增加>按钮，创建一条接入策略。
?配置接入策略名为“office”。
?其它参数采用缺省值，并单击<确定>按钮完成操作。
(3)增加服务配置
选择“用户”页签，单击导航树中的[接入策略管理/接入服务管理]菜单项，单击<增加>按钮，创建一条服务。
?配置服务名为“office_mac”（这里的服务名可以任意命名）。
?缺省接入策略选择“office”。
?其他采用默认配置。
?单击<确定>按钮完成配置。
(4)增加接入用户
选择“用户”页签，单击导航树中的[接入用户管理/接入用户]菜单项，单击<增加>按钮，增加一个接入用户。
单击<增加用户>按钮，输入用户姓名“adm_office_mac”和证件号码“adm_office_mac”，单击<确定>按钮完成。
?配置帐号名“admin”和密码“123456”。
?勾选绑定服务名“office_mac”。
?单击<确定>按钮完成。
这里在Radius服务器上配置的用户认证账号名“admin”和密码“123456”与AC 上配置的MAC地址认证的用户名和密码（Client的MAC地址）不一致，所以Client 上线后会认证不通过，从而进入Guest VLAN。
1.3 验证配置
# 完成以上配置后，无线用户Client连接到WLAN网络并进行MAC地址认证。由于RADIUS server上配置的用户名和密码与AC上配置的MAC地址认证的用户名和密码不一致，因此认证失败，在AC上通过命令display wlan client可以看见无线用户Client从Guest VLAN 300上线。
[AC] display wlan client
Total Number of Clients : 1
Client Information
SSID: service
--------------------------------------------------------------------------------
MAC Address User Name APID/RID IP
Address VLAN
--------------------------------------------------------------------------------
3ca9-f414-4c20
3ca9f4144c20 1/2 112.14.0.2 300
--------------------------------------------------------------------------------
# Guest VLAN中的无线用户Client在通过MAC地址认证之前只能访问VLAN 300的网络资源。
# Guest VLAN中的无线用户Client通过MAC地址认证后，可以通过命令display mac-authentication查看MAC认证信息。
[AC] display mac-authentication
Global MAC authentication parameters:
MAC authentication : Enabled
User name format : MAC address in
lowercase(xx-xx-xx-xx-xx-xx)
Username : 3ca9f4144c20
Password :
$c$3$KWMkvq/FnQ2opPqBnpSTs3NPhVKrSOvqFPLAECSiDQ==
Offline detect period : 180 s
Quiet period : 180 s
Server timeout : 100 s
Authentication domain : office1
Online MAC-auth users : 1
Silent MAC users:
MAC address VLAN ID From
port Port index
3ca9-f414-4c20 300 GE1/0/1 1
GigabitEthernet1/0/1 is link-up
MAC authentication : Enabled
Carry User-IP : Disabled
Authentication domain : Not configured
Auth-delay timer : Disabled
Re-auth server-unreachable : Logoff
Guest VLAN : 300
Guest VLAN auth-period : 30 s
Critical VLAN : Not configured
Host mode : Single VLAN
Offline detection : Enabled
Max online users : 4294967295
Authentication attempts : successful 1, failed 0
Current online users : 1
MAC address Auth state
3ca9-f414-4c20 Authenticated
1.4 配置文件
AC
# dhcp
enable # vlan
1
# vlan
100 # vlan
200 # vlan
300 # dhcp server ip-pool
vlan100 gateway-list
112.12.1.25 network 112.12.0.0 mask
255.255.0.0
# dhcp server ip-pool
vlan200 gateway-list
112.12.1.25 network 112.13.0.0 mask
255.255.0.0
#
dhcp server ip-pool
vlan300 gateway-list
112.12.1.25
network 112.14.0.0 mask
255.255.0.0
# wlan service-template
1
ssid
service vlan
200 client-security authentication-mode
mac
client-security authentication fail-vlan 300
mac-authentication domain
office1
service-template
enable # interface
Vlan-interface100 ip address 112.12.1.25
255.255.0.0
# interface
Vlan-interface200 ip address 112.13.1.25
255.255.0.0
# interface
Vlan-interface300 ip address 112.14.1.25
255.255.0.0
#
interface
GigabitEthernet1/0/1 port link-type
trunk
undo port trunk permit vlan
1
port trunk permit vlan 100 200
300
port trunk pvid vlan
100
#
radius scheme
office primary authentication
112.12.1.50
primary accounting
112.12.1.50 key authentication cipher
$c$3$IrnigzRDMkG7Jk1FNf2+tm04+zvnCwiaJzI9TA==
key accounting cipher
$c$3$ehledYNyJ+vTlcYcyUEisTa+ZXvWqU1O2QlSYg==
user-name-format
without-domain nas-ip
112.12.1.25
# domain
office1 authorization-attribute idle-cut 15
1024
authentication lan-access radius-scheme
office
authorization lan-access radius-scheme
office
accounting lan-access radius-scheme
office
#
wlan ap officeap model
WA4320i-ACN
serial-id
210235A1Q2C159000020
radio
1
radio
2
radio
enable
service-template
1
# ?Switch
# vlan 1
#
vlan 100
#
vlan 200
#
vlan 300
#
interface GigabitEthernet1/0/1
port link-type trunk
undo port trunk permit vlan 1
port trunk permit vlan 100
port trunk pvid vlan 100
#
interface GigabitEthernet1/0/2
port access vlan 100
poe enable
#
四、配置关键点及注意事项
?配置AP的序列号时请确保该序列号与AP唯一对应，AP的序列
号可以通过AP设备背面的标签获取。
?配置Switch和AP相连的接口禁止VLAN 1报文通过，以防止AC
上VLAN 1内的报文过多。
无线传感器网络技术试题
无线传感器网络技术试 题 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet网络，WLan网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议
17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模块和电源模块。A A．传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构，下列哪种不是。D A．星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A．定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A．能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限
无线传感器网络原理及方法复习题
1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。否则执行退避算法。 2.802.11无线LAN提供的服务有哪些？ ?802.11规定每个遵从该标准的无线局域网必须提供9种服务，这些服务分为两类，5种分布式服务和4种站服务。 分布式服务涉及到对单元（cell）的成员关系的管理，并且会与其它单元中的站点进行交互。由AP提供的5种服务将移动节点与AP关联起来，或者将它们与AP解除关联。 ?⑴建立关联：当移动站点进入一个新的单元后，立即通告它的身份与能力。能力包括支持的数据速率、需要PCF服务和功率管理需求等。 AP可以接受或拒绝移动站点的加入。如果移动站点被接受，它必须证明它自己的身份。 ?⑵解除关联。无论是AP还是站点都可以主动解除关联，从而中止它们之间的关系?⑶重建关联。站点可以使用该服务来改变它的首选AP 。 ?⑷分发。该服务决定如何将发送到AP的帧发送出去。如果目的站在同一个AP下，帧可以被直接发送出去，否则必须通过有线网络转发。 ?⑸集成。如果一个帧需要通过一个非802.11网络（具有不同的编址方案或帧格式）传输，该服务可将802.11格式转换成目的网络要求的格式 站服务4种站服务用于管理单元内的活动。 ?⑴身份认证。当移动站点与AP建立了关联后， AP会向移动站点发送一个质询帧，看它是否知道以前分配给它的密钥；移动站点用自己所知道的密钥加密质询帧，然后发回给AP ，就可以证明它是知道密钥的；如果AP检验正确，则该移动站点就会被正式加入到单元中。 ?⑵解除认证。一个以前经过认证的站想要离开网络时，需要解除认证。 ?⑶保密。处理加密和解密，加密算法为RC4。 ⑷数据传递。提供了一种数据传送和接收方法 3.简述无线传感器网络系统工作过程 无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户 4.为什么无线传感器网络需要时间同步，简述RBS、TPSN时间同步算法工作原理？ 在分布式的无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及湿度和电磁波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差， RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不确定性。这种同步协议的缺点是协议开销大
无线通信中的发射分集技术的应用研究
无线通信中的发射分集技术的应用研究 发表时间：2016-11-22T09:19:46.843Z 来源：《基层建设》2016年18期作者：占志喜[导读] 通信信道时变衰落是现阶段无线通信技术当中最需要解决的一大问题。 广州市汇源通信建设监理有限公司 510000 摘要：通信信道时变衰落是现阶段无线通信技术当中最需要解决的一大问题，由于误码率很难在衰落状态下被降低，因此基站需要发射更高功率或在现有基础上使用其他带宽。但由于种种原因导致上述方法皆无法具体落实在实际运用当中，发射分集技术的出现将彻底解决这一问题。本文将主要介绍无线通信中存在的几大发射分集技术，并且简要介绍其具体应用。 关键词：无线通信；发射分集技术；应用 引言：所谓的分集技术简单来说指的就是利用各种各样的方式接收同一信号，该技术的运行成本较低且能够大大优化无线通信性能，因此在无线通信当中得到了广泛使用。发射分集技术就是在分集技术的基础之上，通过多副天线发射信号且保证信号能够在不同信道中独立衰落，最后合并接收到的所有信号，进而解决通信信道的时变衰落。本文则通过介绍无线通信中不同种类的发射分集技术及其应用，帮助人们加深对发射分集技术的认知。 一、时空发射分集 现阶段在无线通信当中经常使用的发射分集技术之一就是时空发射分集技术，该技术主要由发射天线和接收天线构成，一般情况下，发射天线为两副，接收天线为一副。基站使用两副发射天线发射信号，而移动台则负责使用接收天线接收信号。在此过程中，经由两副发射天线发射的信号已经被时空编码，最终移动台只用一副接收天线便可以合并两种信号。由于时空发射分集技术能够有效抑制通信信道的衰落，而其使用的高级调制手段能够使得复用因子数大大降低，因此该技术可以实现高分急增益，对解决通信信道衰落导致压缩系统容量问题起到一定的辅助作用。当前在第三代移动通信系统物理信道当中常常会使用这种由时空和编码相结合的发射分集方法，但事实证明若想实现高增益必须处于多径衰落信道当中，这也使得该技术的应用范围受到极大限制[1]。 二、延迟分集 简单来说时间分集与空间分集相互叠加即为延迟分集，由此也可以看出延迟分集具有操作简便的巨大优势，但在延迟分集技术当中，始终保持延迟误差估计的高敏感度，也就是说延迟分集技术当中无可避免的会出现延迟估计误差。而误差的出现将直接导致通信性能下降，甚至对实现分集增益产生一定抑制作用。除此之外，接收端在使用延迟分集技术接收信号的过程当中会出现延迟传送的情况，使得信号无法出现实时合并最终影响分集增益。因而在实际无线网络通信当中，延迟分集技术一般被运用在能够准确估计延时的通信系统当中。 图1 延迟分集技术 三、时间转换发射分集 时间转换发射分集技术是当前最常运用在无线通信系统当中的一种分集技术，简单、便捷、高效是时间转换发射分集技术最主要的特点。该技术借助轮询时间片选择天线，虽然过程简单快捷但是在某种程度上也会影响其控制功率。控制功率需要建立在测量信噪比和估计信道的基础之上，接收端在估计信道的过程当中其实也是在估计多个时隙当中的导频信号[2]。时间转换分集技术的运用使得各时隙中的信号经由多副天线发射，也就是说信号需要经过多个传输路径，这也导致接收端必须同时估计多个信道，进而影响接收端的性能。基于此种情况，时间转换发射分集技术多运用在很少出现信噪比误差的控制功率算法中。 四、相移发射分集 所谓的相移发射分集技术可以被看做是频率分集加上空间分集。与时空发射分集技术相似，在相移发射分集技术当中也有发射天线两副、接收天线一副，但在两副发射天线当中使用的频率却大相径庭，因此接收端往往需要根据接收到不同信号中的频率对其加以区分，之后才能进入合并环节最终实现分集增益。相移发射分集与人为生成多普勒频移于通信信道中有着异曲同工之妙，也就是说相移发射分集技术能够有效消除迅速移动的接收端致使通信信道衰落并产生多普勒频移，通常情况下相移发射分集技术被运用在高速运动的接收端当中。 五、相位结合发射分集 相位分集加上空间分集即构成了相位结合发射分集技术，发送方配置天线的发射对应位置，使得接收端能够尽可能接受到最大能量的信号。相位结合发射分集技术将估计上下行链路中的信道进行统一处理，由于上下行链路在时分双工系统中传输频率相同，且基本呈对称状态，因此在时分双工系统当中最适宜使用此种发射分集技术[3]。
无线传感器网络的特点
无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传
感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，
从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。
无线传感器网络技术试题
1. 传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 9. IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet 网络，WLan 网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE 802.15协议 17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA
一种层次型无线传感器网络的集中式节能分簇算法
2012年第12期福建电脑 一种层次型无线传感器网络的集中式节能分簇算法 陈振华 （钦州学院广西钦州535000） 【摘要】：无线传感器网络节点受能量有限、计算能力弱、存储空间小等特点的限制，需要设计高效节能的路由协议来延长网络的生存时间。本文提出一种集中式分簇算法CEEC，采用“定簇异头，集中控制”的方式，均匀分布各个簇，由基站根据各节点的能量状态和位置信息，选取簇内通信代价最小的节点作为簇头，使整个网络的能量开销最小，从而延长了网络的生存时间。 【关键词】：无线传感器网络；LEACH；簇头；CEEC；能量开销 0．引言 随着微机电系统（MEMS，Micro－Electro－Mechanism System）、片上系统（SOC，System On Chip）和无线通信技术高速发展，一种新的信息获取和处理模式：无线传感器网络（WSN，Wireless Sensor Network）产生并得到了快速的发展。无线传感器网络是由大量具有特定功能的传感器节点通过自组织的无线通信方式，相互传递信息，协同地完成特定功能的智能专用网络[1]。传感器节点具有能量有限、计算能力弱、存储空间小等特点，受这些特点的限制，设计高效节能的路由算法，减少网络能量消耗，延长网络的生存时间是设计无线传感器网络协议必须首先考虑的问题。 LEACH是一个较早提出的优秀的层次型无线传感器网络分簇协议，通过自适应分布式成簇和TDMA技术，可以有效地降低能耗，延长网络生存时间。但由于其簇头的选择是基于一个随机数来判断，并且没有实时考虑节点能量状态，能量的分布具有很大的随机性，容易出现能量分布不均匀、网络负载不平衡等问题，影响了网络的效率。本文在LEACH成簇思想的基础上，考虑了各节点的能量状态和能耗因素，提出了一种集中式节能分簇算法，由基站根据各节点的能量状态和位置集中选择簇头，使网络总能耗最小化，从而有效地延长了网络的生存时间。 1．LEACH算法简介 LEACH(low-energy adaptive clustering hierarchy)[2]是由MIT的Heinzelman等人提出的一种层次型网络分簇协议，其基本思想是通过随机地循环选择簇头,将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点,从而达到降低网络能量耗费、延长网络生命周期的目的。 LEACH算法建立在网内所有节点都是同构且无线电信号的传送能耗各向同性的的假设上。在LEACH算法中,节点自组织形成不同的簇,每个簇只有一个簇头。所有非簇头节点将自己的数据发给所在簇的簇头节点,簇头节点在将数据融合后发送给基站。每个非簇头节点只需要知道自己所在簇的簇头信息即可，无须与周围节点通信，簇头也只需要维持很小的路由表。 LEACH的执行过程是周期性的,每轮循环的基本过程由簇头选择、簇的形成、时刻表的创建、数据传输阶段四个阶段组成。节点在［0，1］之间产生一个随机数，该随机数如果比系统中预设定的阈值大，则该节点在当前轮竞选成为簇头。节点成为簇头后，向周围节点广播自己成为簇头的消息，等候周围节点申请加入形成一个簇。簇头根据簇内节点的数量创建TDMA时刻表并通知每个节点何时开始传输数据。在经历一段时间后，新的一轮又从新开始。上述过程循环进行，直到所有节点失效。 LEACH算法是较早提出的一种层次型无线传感器网络的分簇算法,其思想影响了以后很多算法的设计。和平面路由算法相比,LEACH算法可以延长将近30%的网络生存时间[3]。但是,由于LEACH算法中簇头的产生具有极大的随机性,可能会出现部分簇头相距过近或部分区域的节点离簇头太远的情况,大大增加了节点的传输能耗,故不能有效地延长网络生存时间。而且由于簇头选举的随机性使得网络的簇头需要负担的节点数不 基金项目：广西自然科学基金（桂科自09236004） 13
无线传感器网络的应用及影响因素分析
无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的X围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of puter science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a prehensive description of the development process of the wireless sensor network,the status of the research areas and a number of factors affecting the application of the sensor. keywords:wireless sensor networks;sensor nodes;limiting factor 一、无线传感器网络的技术起源以及特点
无线传感器网络试题库
《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速率、工作 信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电 路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖 万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。否则执行退避算法。
移动通信分集技术
移动通信报告 设计题目：分集技术 班级： 11通信 姓名： 学号： 指导教师： 2014 年 12 月 10 日 分集技术
Diversity Techniques 【摘要】无线移动通信因其信道的特殊性，使得多径现象及各种衰落极大地 影响通信质量，衰落效应是影响无线通信质量的主要因素之一。为了提高系统的抗多径性能，最有效的方法是对信号采用分集技术。分集技术因为他的良好的抗衰落性能而被视为一种有效的方法应用在移动通信系统中。分集基本思想是在相关性很小的若干个支路上载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。分集技术通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，使用一定的信号合并技术改善接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响。在第三代和第四代移动通信系统中，分集技术都已得到了广泛应用。 Abstract: Multipath phenomenon and attenuation make great effects on the quality of wireless mobile communication because of its special channel. The attenuation effect is one of the main reasons that affect the quality of wireless communication.In order to improve the anti-multipath performance of the system, the most effective method is the use of diversity techniques to signals. Because of its good resistance to attenuation, diversity has been regarded as an effective method in a mobile communication system. Diversity techniques mean carrying the same messages on different branches which have little correlation between each other, and then it will output the signal from those branches by the combining techniques, so it can reduce the probability of deep attenuation greatly in receiving terminal. Diversity techniques usually make use of the uncorrelated characteristics of same signal’s independent samples in wireless propagating environment, and improve the received signals by signal combining techniques to resist attenuation effects. In the third and forth generation mobile communication system, diversity techniques have been widely used. 【关键词】空间分集；合并技术；MIMO技术 Keywords: Space Diversity; Combining Techniques; MIMO Techniques 【正文】 一、分集技术基本原理 “分集”背后的主要思想是提供发射到接收机信号的不同复制信号。如果不同复制信号独立的衰落，所有发射信号的复制信号同时深衰落的可能性就会降低[1]。因此分集的基本原理就是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个复制信号，由于多个信道的传输特性不同，信号多个复制信号的衰落就不会相同。这样，接收机就可以可靠地用这些接收信号解码发射信号。 分集技术实现的必要条件是在接收端必须能够接收到承载相同信息且在统
一种低能耗层次型无线传感器网络拓扑控制算法
第36卷第4期自动化学报Vol.36,No.4 2010年4月ACTA AUTOMATICA SINICA April,2010 一种低能耗层次型无线传感器网络拓扑控制算法 康一梅1李志军2胡江3董吉昌4 摘要提出一种低能耗层次型拓扑控制算法(A low-power hierarchical wireless sensor network topology control algo-rithm,简称LPH算法).该算法是一种支持多跳网络、降低能耗的多级组网控制算法.它将拓扑控制分为组网和拓扑维护两个阶段,其中组网阶段包括选择簇头、标识簇头及簇内节点、优化拓扑三个任务,算法在各个阶段、各个任务中都考虑了节能.同时,在簇头选择时考虑了簇头节点分布均衡问题,通过优化拓扑降低簇内通信能耗.其次,通过静态地址与动态地址结合的方式提高网络层次及可维护性.本文详细介绍了LPH算法及其思想,给出算法的空间复杂度、时间复杂度及能耗分析,并基于NS2仿真工具,对LEACH、PEGASIS和LPH三种算法分别进行了模拟仿真,说明LPH算法的性能与优势. 关键词拓扑控制算法,多跳网络,分簇拓扑算法,低能耗,网络生存期 DOI10.3724/SP.J.1004.2010.00543 A Low-power Hierarchical Wireless Sensor Network Topology Control Algorithm KANG Yi-Mei1LI Zhi-Jun2HU Jiang3DONG Ji-Chang4 Abstract In this paper,a low-power hierarchical wireless sensor network(WSN)topology control algorithm,which is called LPH,is presented.LPH is a multi-level topology control algorithm.In this algorithm,the topology control is divided into two phases:network building and network maintaining.The phase of network building includes three tasks: cluster head election,cluster head and nodes identi?cation,and topology optimization.LPH provides solutions to reduce energy consumption in every phase and every task.LPH also provides a solution to balance the distribution of the cluster head nodes.On the other hand,the algorithm extends the network-level and improves the maintainability of WSN by using combination of the static address and dynamic address.The paper analyzes space complexity,time complexity and energy consumption of LPH.Finally,this paper introduces the simulation of LEACH,PEGASIS and LPH algorithms based on NS2,and analyzes the simulation results. Key words Topology control algorithm,multi-hop network,clustered topology algorithm,low power,network life cycle 网络拓扑结构是自组织无线传感器网络中路由算法、MAC协议、数据融合、时间同步和目标定位等的基础,好的网络拓扑控制算法能够提高通信效率和网络拓扑结构的鲁棒性、节省能量,并延长网络的生存期. 基于分簇机制的层次型拓扑控制算法是目前常用的一类拓扑控制算法.层次型拓扑控制算法的关键在于推选出合适的簇头节点.近年来,研究人员提出了多种传感器网络的层次型拓扑控制算法[1?9]: Heinzelman等提出的LEACH层次型拓扑控制算法[1],在每个数据收集的周期开始,一小部分节点随机成为簇头,在数据传输阶段,簇头以单跳通信的方 收稿日期2008-07-10录用日期2009-09-19 Manuscript received July10,2008;accepted September19, 2009 1.北京航空航天大学软件学院嵌入式实验室北京100083 2.西门子(中国)研究院无线通信部北京100102 3.中国兵器工业计算机应用技术研究所北京100102 4.握奇数据系统有限公司平台开发中心北京100102 1.Embedded Software Laboratory,College of Software,Bei-hang University,Beijing100083 2.Wireless Communications Department of Siemens(China)Corporate Technology,Beijing 100102 3.Beijing Institute of Computer Application and Technology,Beijing100102 4.Platform Develop Department of Watchdata System Co,Ltd.,Beijing100102式将融合后的数据传输给Sink节点.为了提高簇的生成质量,Heinzelman等又提出了集中式的层次型拓扑控制算法LEACH-C以及考虑节点能量的算法[2].Lindsey等提出的PEGASIS算法将网络中的节点组织为链状,数据在链上经融合处理,最后传输至汇聚点[3],算法需要知道每个节点的位置信息,为了延长网络的生命周期,节点只需要和它们最近的邻居之间进行通信.节点与汇聚点间的通信过程是轮流进行的,这种轮流通信机制使得能量消耗能够统一地分布到每个节点上,因此降低了整个传输所需消耗的能量.Dasgupta等提出了一种基于分簇的启发式算法来最大化网络的存活时间,算法需要知道节点的位置信息和能量信息[4].Choi等提出两阶段分簇协议TCP,在簇内构造多跳路由链路以节约能量[5]. 近年来,国内也提出了很多新的拓扑控制算法: EEUC高效非均匀分簇算法通过以主动的方式来均衡网络中所有节点的能量消耗,特别是均衡簇头的能量消耗[6].EC-LEACH算法通过对LEACH算法中的簇头选举阈值的修改以及让簇头主动“让贤”的方法选择簇头,从而达到平衡网络节点消耗的目的[7].DCPC基于能量保护的分布式拓扑控制算法
无线传感器网络技术试题及答案
无线传感器网络技术试题及答案 一、填空题 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5.基站节点不属于传感器节点的组成部分 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8.NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 9.IEEE标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.分布式系统协同工作的基础是时间同步机制
15.无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet网络，WLan网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16.传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE 协议 17.分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18.以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19.为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20.典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模块和电源模块。A A．传感模块模块C网络模块D 实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状B网络C直线D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）D A. B. C. D.
无线传感器网络期末复习题
《无线传感器网络原理与应用》复习题 一、填空题： 1.无线传感器网络的三个基本要素是：、和。 2.无线传感器网络实现了、和的三种功能。 3.无线传感器网络包括四类基本实体对象：目标、观测节点、和 。 4.根据无线传感器网络系统架构，无线传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、和。 5.无线传感器节点通常包含四个模块，他们是：数据采集模块、、无线通信模块和。 6.无线传感器网络的协议栈包括物理层、、、传输层和，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。 7.无线传感器网络的MAC层和物理层协议采用的是国际电气电子工程师协会(IEEE)制定的协议。 8.无线通信物理层的主要技术包括、、调制技术和。 9.在无线通信系统中，有三种影响信号传播的基本机制：、绕射和。 10.无线传感器节点处于、接收状态、侦听状态和时单位时间内消耗的能量是依次减少的。 11.无线传感器网络MAC协议根据信道的分配方式可分为、 和混合式三种。 12.根据无线传感器网络不同的应用可以将其路由协议分为五类，你知道的有：、、。（任意给出3种）。 13. IEEE 标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层，即和。 14. Zigbee的最低两层即物理层和MAC层使用标准，而网络层和应用层由 Zigbee联盟制定。 15. Zigbee协议中定义了三种设备，它们是：、和Zigbee终端设备。
16.Zigbee支持三种拓扑结构的网络，它们是：、和。 17.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照网络应用的深度可以划分三种：、和。 18.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照时间同步的参考时间可以划分为和。 19.无线传感器网络的时间同步方法有很多，根据需要时间同步的不同应用需求以及同步对象的范围不同可以划分为和。 20.无线传感器网络定位技术大致可以划分为三类：、和 。 21.无线传感器网络典型的非测距定位算法有、 APIT算法、 以及等。 22.无线传感器网络的数据融合策略可以分为、以及。 23.无线传感器网络的故障可以划分为三个层次：、和 。 24. 根据网络提供服务的能力可以将QoS分为3种等级，分别是：、 和。 25. 传感器网络的支撑技术包括：、、及安全机制等。 26. 无线传感器节点的能耗主要集中在模块。 二、名词解释： 1.无线自组织网络 2.无线传感器网络(WSN) 3.基带信号 4.模拟调制 5.数字调制 6.物理信道 7.逻辑信道
浅谈无线通信网络中的分集技术
浅谈无线通信网络中的分集技术 分集技术作为无线和移动通信中对抗衰落的一种有效手段,可有效提升数据传输速率,这越来越多地引起人们的关注,已经成为新一代无线传输系统的关键技术之一。因此,如何更好地将分集的强大优势和具体实现结合起来,以提高通信的效率与效果具有十分重要的现实意义。 标签：通信网络分集技术基本原理作用及增益 衰落效应是影响无线通信质量的主要因素之一。其中的快衰落深度可达30～40dB,此时,利用加大发射功率、增加天线尺寸和高度等方法来克服这种深衰落是不现实的。采用分集方法即在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号,然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出,那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。目前,这种技术已广泛应用于包括移动通信,短波通信等随参信道中。 1分集技术的基本原理 根据信号论原理,若有其他衰减程度的原发送信号副本提供给接收机,则有助于接收信号的正确判决。这种通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法被称为分集。分集技术是用来补偿衰落信道损耗的,它通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点,使用一定的信号合并技术改善接收信号,来抵抗衰落引起的不良影响。空间分集手段可以克服空间选择性衰落,但是分集接收机之间的距离要满足大于三倍波长的基本条件。 分集的基本原理是通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相同信息的多个副本,由于多个信道的传输特性不同,信号多个副本的衰落就不会相同。接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。如果不采用分集技术,在噪声受限的条件下,发射机必须要发送较高的功率,才能保证信道情况较差时链路正常连接。在移动无线环境中,由于手持终端的电池容量非常有限,所以反向链路中所能获得的功率也非常有限,而采用分集方法可以降低发射功率,这在移动通信中非常重要。 分集技术包括两个方面:一是分散传输,使接收机能够获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号;二是集中处理,即把接收机收到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。因此,要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的。 2 协作分集技术对通信起到的作用和增益 2.1 提高信息传输速率研究证明,当两个用户到基站的信道统计特性相似,即有相同的均值,并且两用户间的信道质量较好时,协作方案提高信息传输速率的幅度就越大,系统性能的提升就越显著。当两个用户到基站信道统计特性不同时,
无线传感器网络课后习题含答案
1-2.什么是无线传感器网络? 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么? (1)传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统 (2)传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 1-8.传感器网络的体系结构包括哪些部分?各部分的功能分别是什么? (1)网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。 (2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。 (3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型?分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 （1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平
面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。 （2）平面结构： 特征：平面结构的网络比较简单，所有结点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。 优点：源结点和目的结点之间一般存在多条路径，网络负荷由这些路径共同承担。一般情况下不存在瓶颈，网络比较健壮。 缺点：①影响网络数据的传输速率，甚至造成网络崩溃。②整个系统宏观上会损耗巨大能量。③可扩充性差，需要大量控制消息。 分级结构： 特征：传感器网络被划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。簇头结点负责簇间数据的转发，簇成员只负责数据的采集。 优点：①大大减少了网络中路由控制信息的数量，具有很好的可扩充性。②簇头可以随时选举产生，具有很强的抗毁性。 缺点：簇头的能量消耗较大，很难进人休眠状态。 1-13.讨论无线传感器网络在实际生活中有哪些潜在的应用。 (1)用在智能家具系统中，将传感器嵌入家具和家电中，使其与执行单元组成无线网络，与因特网连接在一起。 (2)用在智能医疗中，将传感器嵌入医疗设备中，使其能接入因特网，将患者数据传送至医生终端。 (3)用在只能交通中，运用无线传感器监测路面、车流等情况。 2-2.传感器由哪些部分组成?各部分的功能是什么? 2-5.集成传感器的特点是什么? 体积小、重量轻、功能强、性能好。 2-7.传感器的一般特性包括哪些指标? 灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨（力）、迟滞。 2-15.如何进行传感器的正确选型？ 1.测量对象与环境：分析被测量的特点和传感器的使用条件选择何种原理的传感器。 2.灵敏度：选择较高信噪比的传感器，并选择适合的灵敏度方向。 3.频率响应特性:根据信号的特点选择相应的传感器响应频率，以及延时短的传感器。 4.线性范围：传感器种类确定后观察其量程是否满足要求，并且选择误差小的传感器。 5.稳定性：根据使用环境选择何时的传感器或采用适当的措施减小环境影响，尽量选择稳定性好的传感器。 6.精度：选择满足要求的，相对便宜的传感器。 2-17.简述磁阻传感器探测运动车辆的原理。 磁阻传感器在探测磁场的通知探测获得车轮速度、磁迹、车辆出现和运动方向等。使用磁性传感器探测方向、角度或电流值，可以间接测定这些数值。因为这些属性变量必须对相应的磁场产生变化，一旦磁传感器检测出场强变化，则采用一些信号处理办法，将传感器信号转换成需要的参数值。 3-2.无线网络通信系统为什么要进行调制和解调?调制有哪些方法? （1）调制和解调技术是无线通信系统的关键技术之一。调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响。采用什